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Diseño y optimización deparques eólicos:

el programa GH WindFarmerCésar Hidalgo, Garrad Hassan España

4º Coloquio internacional del Corredor eólico del Istmo de Tehuantepec2, 3 y 4 de Septiembre de 2004

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Descripción Básica del Programa

El GH WindFarmer permite al Ingeniero o Promotor diseñar unparque eólico optimizando la energía exportada peroconsiderando restricciones técnicas, ambientales y financieras.

- Basado en 20 años de estudios del recurso eólico deemplazamientos realizados por Garrad Hassan, la consultoríaindependiente líder en energía eólica

- Comprobado a través de mediciones en túneles de viento y aescala real en parques en funcionamiento

- Utilizado para evaluar más de 8.000 MW de parques eólicos entodo el mundo

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¿Por qué se hace necesario un programa?• Complejidad de la modelización manual del flujo de viento en un

emplazamiento considerando las estelas entre los aerogeneradores.Compromiso entre pérdidas por estelas o sombras y máximasvelocidades de viento. Efecto de la turbulencia.

• Restricciones como Impacto Ambiental, separación de carreteras,viviendas, líneas eléctricas. Ruido y visibilidad de los aerogeneradores.Pendiente del terreno.

• Evaluación económica de las alternativas: la maximización energética esmás importante que los mayores costes de inversión inicial en muchoscasos porque la vida útil de los aerogeneradores es de hasta 20 años.

Un programa proporciona una metodología consistente y sistemáticaPERO

requiere una interpretación de los resultados por un Ingeniero con Experiencia

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wind speed

prob

abili

ty

Measured

Weibull fit

¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?� UTILIZA LA DISTRIBUCIÓN REAL DE VIENTO MEDIDA

EN EL EMPLAZAMIENTO Y NO AJUSTA ALA DISTRIBUCIÓN ESTADISTICA DE WEIBULL

wind speed

prob

abili

ty

Measured

Weibull fit

Buen ajuste a Weibull Mal Ajuste a Weibull

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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?

� Utiliza un modelo de estela validado en túnel de vientoy en parques en funcionamiento,

en 3D que tiene además en cuenta la turbulencia medida

•• OTROS MODELOS: PARKOTROS MODELOS: PARK

••AsumeAsume unauna expansiexpansióónn lineal de lalineal de la estelaestela

•• LaLa conservaciconservacióónn de lade la cantidadcantidad dede movimientomovimiento

proporcionaproporciona unun ddééficitficit inicialinicial de lade la velocidadvelocidad

•• ConservaciConservacióónn de lade la masamasa aa sotaventosotavento

••MODELO EDDY VISCOSITYMODELO EDDY VISCOSITY

•No se asume una expansión lineal de la estela

• Perfil Gausiano de velocidades en la estela

• Conservación de la masa y de la cantidad demovimiento

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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?

�Permite optimizar energéticamente de forma rápiday con restricciones técnicas, ambientales y administrativas

¿Cuál sería el esquema óptimo de 5 turbinas enuna colina gaussiana con viento omnidireccional?

MANUAL: equidistancia 99.5% MANUAL: fijado centro 99.9% AUTOMATICO: 100%

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¿Por qué utilizar el GH WindFarmer?

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EJECUTANDO EL PROGRAMA

OPTIMIZACIÓN ó Máxima energía con:

- Mínimo Impacto Visual

- Distancia mínima entre turbinas y de puntos determinados

- Pendiente del terreno inferior a un valor determinado

- Turbulencia inferior a un valor determinado

- Mínimo Impacto Sonoro

Mapa digital del terreno Insertando elementos y viento Mapa de energía

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Visualización: vista virtual del parque eólico

Wire frame Rendering

Texturas

Fotomontaje

VIDEO

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Visualización: Cuencas de I.V. e intervisibilidad

Cuenca Visual Intervisibilidad con otros parques

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Otras capacidades del GH WindFarmer

Módulo financiero integrado

Posibilidad de utilizar modelos de flujo del WAsP y otros tipos

Módulo Eléctrico

Diseñado para múltiples tipos de turbinas

Disponible en inglés, francés, alemán, italiano y español

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Validación del GH WindFarmer

Túnel de viento

A escala real

Uso en numerosos proyectosde forma habitual

-10

0

10

20

30

40

50

-10 0 10 20 30 40 50 60 70

Spacing in rotor diameters, bearing 258 deg

Spac

ing

in ro

tor d

iam

eter

s, b

earin

g 16

6 de

g

N

42 x300 kW28 m diámetro de rotorEspaciado6D en 166 grados7-8D en 258 grados

Parque eólico de Nørrekær Enge II enDinamarcaParqueParque eeóólicolico dede NNøørrekrrekæærr Enge II enEnge II enDinamarcaDinamarca

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Resultados Túnel de Viento en R.U. (1/2)Tip speed ratio = 2.9

X = 2.5 Rotor Diameters

0.40.50.60.70.80.9

11.1

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50

Y-(rotor diameters)

U/U

o

predicted measured

Tip speed ratio = 2.9x = 5 Rotor Diameters

0.40.50.60.70.80.9

11.1

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50

Y-(rotor diameters)

U/U

o

predicted measured

Tip speed ratio = 2.9x = 10 Rotor Diameters

0.4

0.50.60.70.80.9

1

1.1

-1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50

Y-(rotor diameters)

U/U

o

predicted measured

Perfiles medidos develocidad comparados conlos resultadosproporcionados por el GHWindFarmerRatio Velocidad Punta de Pala= 2.9A distancias de 2.5, 5 y 10 diámetros de rotor a sotavento

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Resultados Túnel de Viento en R.U. (2/2)Tip speed ratio of 2.9

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

x-(rotor diameters)

U/U

o Predictedmeasured

Tip speed ratio of 4.0

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28

x-(rotor diameters)

U/U

o Predictedmeasured

Tip speed ratio of 5.1

00.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

0 5 10 15 20 25 30

Predictedmeasured

Recuperación de la velocidad deviento en el centro de la estelacomparada con la predicción de GHWindFarmer para ratios de velocidadde punta de pala de 2.9, 4 y 5.1

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Sumario y Conclusiones

� GH WindFarmer: Programa de Diseño y Optimización deparques eólicos desarrollado por la consultoría líder enenergía eólica

� Permite la optimización energética con restricciones� Integra aspectos de medio ambiente, energía, mecánicos,

eléctricos y financieros.� Permite disponer de resultados de turbulencia y, por

tanto, poder determinar su influencia en las cargas y lavida útil de las máquinas

� Se ha utilizado en la evaluación de más 8.000 MW deparques eólicos en el mundo

� Está validado y cuenta con soporte postventa� Idiomas de instalación: Inglés, Español, Francés, Alemán

e Italiano

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Muchas gracias por su atenciónContacte con él Ing. César Hidalgo para mayor información

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